科学家第一次通过实验找到了原子核中间匿藏泡泡的证据。
刚刚发表《自然物理》的一篇论文指出，他们在不稳定的同位素硅-34中，找到了泡泡状的中心。硅-34的原子核包含了14个质子和20个中子。这个不寻常的“泡泡原子核”可以帮助科学家理解在宇宙中重元素是如何诞生的，并且可以帮助科学家找到新的、超重的稳定同位素。
硅元素：原子核包含了14个质子、14个中子，以及围绕原子核运行的14个电子。
由于量子的古怪行为，在原子核中的质子和中子拒绝在某个时刻只存在于一个地方。取而代之的是，它们分布在核轨道上——描述了每个质子和中子在某个地方被找到的概率。通常，由于强核力将两种粒子束缚在一起，不管质子和中子的数量为何，在原子核的中心都有相当恒定的密度。但是，一些科学家预测在硅-34中，填满原子核中心的其中一个质子轨道几乎是空的，从而制造一个泡泡原子核。但并不是所有的理论都同意该看法，并认为泡泡原子核不存在。孰是孰非只有通过实验才能验证，这也正是进行该实验的目的。
科学家在原子核中找到的泡泡跟这些氧气泡泡完全不一样。
为了找到泡泡原子核，科学家将硅-34猛撞在铍靶上，这会使其中一个质子被踢出来产生铝-33。铝-33会处于激发态或者高能态，这个状态会迅速的通过辐射光子或轻粒子跃迁到较低的能态。通过观测这些辐射出的光子的能量，科学家就可以重建被原子核踢出来的质子轨道。
科学家发现，在理论预言的空的中央轨道中，他们驱逐了小部分的质子出来。虽然在理论上轨道可以容纳最多两个质子，但平均上只容纳了0.17个质子。在考虑到其它中心轨道包含了正常数量的质子，科学家计算在硅-34的中心质子密度是相当的原子核的一半。而硅-34的中子密度则是正常的。
计算的硅-34中的质子密度（右边）岁原子核的中心距离变化，作为比较，左边显示了硫-36的样本。在中心，硅-34的质子密度只有相当的原子核的一半。（J.P.EBRAN）
这个实验其实是非常困难的，因为硅-34非常不稳定，半衰期只有不到3秒的时间，因此使工作变得具有挑战性。
当质子被加入原子核的时候，根据轨道的能级，它们会顺序的填满轨道。而硅-34比较特别，在它的原子核中的质子数和中子数出现了特定的“幻数”。一旦出现幻数，就会增加原子核的稳定性。当质子数是幻数的时候，就意味着将一个质子推向下个轨道需要的能量特别高。这就解释了泡泡的来源。一个质子跃迁至没有被填满的中心轨道，它需要非常多的能量。因此硅-34的中心保持稀疏的分布。
也有物理学家表示，这虽然是一篇有意思的论文并且提供了证据，但是证据并不是“直接”的，因为它依赖于原子核模型来计算密度。对质子密度的更直接测量需要利用电子来探索原子核的内部运作。
不过，该结果仍然可以帮助科学家理解自旋-轨道作用——质子轨道的角动量和内稟角动量（或称为自旋）间的相互作用。该效应对保持重原子核稳定非常重要。如果能搞清楚在这个不寻常的原子核中的自旋-轨道作用的影响，就可以帮助科学家更好的预测“稳定岛”（Island of stability）的潜在位置。稳定岛是一个理论推测的区域，理论家推测具有“幻数”数目的质子和中子的原子核的元素特别稳定（文献【2】）。
理论上的稳定岛（3D渲染）。（Wikipedia）
更重要的是，对自旋-轨道作用的更好理解可以帮助科学家研究在一些罕见却极端的宇宙灾难性事件（比如两个中子星的结合）中的元素是怎么形成的。在那里，原子核经历了复杂的链式反应，吞食着中子和进行着放射性衰变。对这个过程的模拟需要对各种各样的原子核的稳定性——该性质受自旋-轨道作用的影响——有着精确的理解。
参考文献：
【1】A. Mutschler et al. A proton density bubble in the doubly magic 34Si nucleus. Nature Physics. Published online October 24, 2016. doi: 10.1038/nphys3916.
【2】A. Witze. Elemental escape. Science News. Vol. 177, June 5, 2010, p. 26.
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科学家第一次通过实验找到了原子核中间匿藏泡泡的证据。
刚刚发表《自然物理》的一篇论文指出，他们在不稳定的同位素硅-34中，找到了泡泡状的中心。硅-34的原子核包含了14个质子和20个中子。这个不寻常的“泡泡原子核”可以帮助科学家理解在宇宙中重元素是如何诞生的，并且可以帮助科学家找到新的、超重的稳定同位素。
硅元素：原子核包含了14个质子、14个中子，以及围绕原子核运行的14个电子。
由于量子的古怪行为，在原子核中的质子和中子拒绝在某个时刻只存在于一个地方。取而代之的是，它们分布在核轨道上——描述了每个质子和中子在某个地方被找到的概率。通常，由于强核力将两种粒子束缚在一起，不管质子和中子的数量为何，在原子核的中心都有相当恒定的密度。但是，一些科学家预测在硅-34中，填满原子核中心的其中一个质子轨道几乎是空的，从而制造一个泡泡原子核。但并不是所有的理论都同意该看法，并认为泡泡原子核不存在。孰是孰非只有通过实验才能验证，这也正是进行该实验的目的。
科学家在原子核中找到的泡泡跟这些氧气泡泡完全不一样。
为了找到泡泡原子核，科学家将硅-34猛撞在铍靶上，这会使其中一个质子被踢出来产生铝-33。铝-33会处于激发态或者高能态，这个状态会迅速的通过辐射光子或轻粒子跃迁到较低的能态。通过观测这些辐射出的光子的能量，科学家就可以重建被原子核踢出来的质子轨道。
科学家发现，在理论预言的空的中央轨道中，他们驱逐了小部分的质子出来。虽然在理论上轨道可以容纳最多两个质子，但平均上只容纳了0.17个质子。在考虑到其它中心轨道包含了正常数量的质子，科学家计算在硅-34的中心质子密度是相当的原子核的一半。而硅-34的中子密度则是正常的。
计算的硅-34中的质子密度（右边）岁原子核的中心距离变化，作为比较，左边显示了硫-36的样本。在中心，硅-34的质子密度只有相当的原子核的一半。（J.P.EBRAN）
这个实验其实是非常困难的，因为硅-34非常不稳定，半衰期只有不到3秒的时间，因此使工作变得具有挑战性。
当质子被加入原子核的时候，根据轨道的能级，它们会顺序的填满轨道。而硅-34比较特别，在它的原子核中的质子数和中子数出现了特定的“幻数”。一旦出现幻数，就会增加原子核的稳定性。当质子数是幻数的时候，就意味着将一个质子推向下个轨道需要的能量特别高。这就解释了泡泡的来源。一个质子跃迁至没有被填满的中心轨道，它需要非常多的能量。因此硅-34的中心保持稀疏的分布。
也有物理学家表示，这虽然是一篇有意思的论文并且提供了证据，但是证据并不是“直接”的，因为它依赖于原子核模型来计算密度。对质子密度的更直接测量需要利用电子来探索原子核的内部运作。
不过，该结果仍然可以帮助科学家理解自旋-轨道作用——质子轨道的角动量和内稟角动量（或称为自旋）间的相互作用。该效应对保持重原子核稳定非常重要。如果能搞清楚在这个不寻常的原子核中的自旋-轨道作用的影响，就可以帮助科学家更好的预测“稳定岛”（Island of stability）的潜在位置。稳定岛是一个理论推测的区域，理论家推测具有“幻数”数目的质子和中子的原子核的元素特别稳定（文献【2】）。
理论上的稳定岛（3D渲染）。（Wikipedia）
更重要的是，对自旋-轨道作用的更好理解可以帮助科学家研究在一些罕见却极端的宇宙灾难性事件（比如两个中子星的结合）中的元素是怎么形成的。在那里，原子核经历了复杂的链式反应，吞食着中子和进行着放射性衰变。对这个过程的模拟需要对各种各样的原子核的稳定性——该性质受自旋-轨道作用的影响——有着精确的理解。
参考文献：
【1】A. Mutschler et al. A proton density bubble in the doubly magic 34Si nucleus. Nature Physics. Published online October 24, 2016. doi: 10.1038/nphys3916.
【2】A. Witze. Elemental escape. Science News. Vol. 177, June 5, 2010, p. 26.
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